17.2.6 Подбор подшипников качения

Практический подбор подшипников качения для всех валов производится аналогично разд. 17.1.6, а различные варианты, встречающиеся в расчетах, подробно изложены в разд. 7 (п.7.1.6).

Для ведущего вала конической шестерни согласно рекомендациям [18, с. 131, 132] выбираются роликоподшипники радиально-упорные конические.

Особенности расчета нагрузки радиально-упорных подшипников.Радиальная реакция подшипника считается приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормали, проведенной через середину контактной площадки. Для радиальных подшипников эта точка располагается на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние в между этой точкой и торцом подшипника определяется графически (рисунок 17.19) или аналитически по формулам, приведенным в источнике [18, с 101].

Расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников:

по схеме «враспор» (рисунок 17.19, а):

по схеме «врастяжку» (рисунок 17.19, б,в,г):

где l_п – расстояние между торцами наружных колец подшипников;b– смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника.

Определение осевых нагрузок. При установке вала на шариковых радиальных подшипниках осевая силаF_А, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силеF_a, действующей на вал. СилуF_Авоспринимает подшипник, ограничивающий осевое перемещение вала под действием этой силы.

При установке вала на радиально-упорных подшипниках осевые силы F_А, нагружающие подшипники, находят с учетом внутренних осевых составляющихS от действия радиальных силF_r (рисунок 17.20). Об этом подробно изложено в учебнике [30, с. 338].

а)

б)

в)

г)

Рисунок 17.19 – Схемы установки радиально-упорных подшипников качения и графическое определение расстояния между точкой приложения радиальной реакции подшипника к оси вала и торцом подшипника

На схеме (см. рисунок 17.20) видно, что наклон контактных линий в радиально-упорных подшипниках приводит к тому, что радиальные нагрузкиF_r сопровождаются внутренними осевыми силами S, стремящимися раздвинуть кольца подшипника в осевом направлении, а этому препятствуют упорные буртики вала и корпуса с соответствующими реакциями и(рисунок 17.21).

Для конических роликовых радиально-упорных подшипников , гдее– коэффициент минимальной осевой нагрузки; его значение принимается по таблицам [31, с. 500–505].

а)

б)

в)

г)

Рисунок 17.21 – Схемы осевых сил, нагружающих подшипники, при установке вала на радиально-упорных подшипниках

Для нормальной работы радиально-упорных подшипников необходимо, чтобы в каждой опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была бы не меньше осевой составляющей от действия радиальных сил, т.е.

и.

Кроме того, должно выполняться условие равновесия вала, например (рисунок 17.21, а):

Для определения осевых сил ив отдельных, частных случаях в таблице 17.3 приведены формулы [18, с. 103–105].

Таблица 17.3 – Формулы для определения осевых сил и(см. рисунок 17.21)

Условия нагружения	Осевые силы
S1 > S2; FA > 0 S1 < S2; FA > S2–S1	;
S1 < S2; FA < S2–S1	;

Подбор подшипников для валов коническо-цилиндрического редуктора по динамической грузоподъемности

Для ведущего вала конической шестерни и согласно рекомендациям [18, с. 131, 132] предварительно назначаем роликоподшипники радиально-упорные конические легкой серии – 7205 [31, с. 495], для которого С = 23,9 кН,С₀= 17,9 кН,е= 0,36 [31, с. 501].

Все заданные и справочные параметры сводим в таблицу 17.4.

Определяем внутренние силы:

Принимаем

Находим

Таблица 17.4 – Заданные, справочные и расчетные параметры практического подбора подшипников качения (ПК) для валов коническо-цилиндрического редуктора (обозначения см. разд. 17.1.6)

Параметр	Страни-цы в справоч-нике [31]	Вал редуктора
		ведущий I			промежу-точный II	ведомый III
		Диаметры концов валов под подшипники
		dI = 25 мм			dII = 30 мм	dIII = 40 мм
n, об/мин		1000			456	152
Lh, ч		3200			3200	3200
L = (Lh60n)/106, млн. об.		192			87,5	29,2
Fr = Rнаиб, Н						1650
Fa = Rос, Н		298
fh	127, 128	1,745			1,745	1,745
fn	125, 126	0,361			0,456	0,635
V	112	1			1	1
Kб	115	2,2			2,2	2,2
KТ	112	1			1	1
Серия выбранного ПК	495	7205 7305			7206	7000108
					(α=14) [31, с. 496]
С, кН	501	23,9		29,6	29,8	10,3
С0, кН	503	17,9		20,9	22,3	8,06
e		0,36			0,36
Fa / VFr		0,11			0,37
	501	1 0
	501				0,4 1,65
		6076			6662	3630
		29,4			25,5	9,98
Ср < C		29,4 29,4	23,9 29,6		25,5 < 29,8	9,98 < 10,3
С превышает Ср, %		0,6			17	3,2
Вал I – 7205, 7305 – роликоподшипники радиально-упорные конические соответственно легкой и средней серий; вал II – 7206 – роликоподшипник легкой серии; вал III – 7000108 – шарикоподшипники радиальные однорядные особо легкой серии узкие.

Если ,то осевые силы определены правильно, т.е. условие удовлетворяется ().

При находимХ = 1; Y = 0 [31, с. 501].

При находимХ= 0,4;Y= 1,67.

Получим:

Так как , то рассчитываем только первый подшипник:

С_р >C= 23,9 кН – условие не выполняется, поэтому назначаем подшипник средней серии – 7305, у которогоС= 29,6 кН;С₀ = 20,9 кН;е= 0,36 [31, с. 501]. Расчеты остаются те же, что и для подшипника 7205.

– условие выполняется.

Промежуточные валы коническо-цилиндрических редукторов устанавливают на радиально-упорных конических роликоподшипниках [18]. С целью уменьшения прогиба вала шестерню цилиндрической передачи смещают ближе к опоре (рисунок 17.22). При этом ступица колеса цилиндрической передачи на выходном валу может выступать в сторону конического колеса [18, с. 207].

Данные об условиях работы подшипников и коэффициенты, взятые из справочника [31], сводим в таблицу 17.4.

Предварительно назначаем легкую серию – подшипник 7206 [31, с. 496], для которого С= 29,8 кН,С₀ = 22,3 кН;е= 0,36 [31, с. 501].

Рисунок 17.22 – Схема компоновки промежуточного вала коническо-цилиндрического редуктора: 1 – металлические прокладки для регулировок конического зацепления и осевого зазора в подшипниках

Определяем внутренние осевые силы:

Принимаем

Находим

Если то осевые силы определены правильно:

При Х= 1;Y= 0.

При Х = 0,4; Y = 1,65 [31, с. 501].

Так как , то рассчитываем только первый подшипник:

С_р <C= 29,8 кН – условие соблюдается. Паспортное значение превышает расчетное на 17 %.

92